模塊化設計策略增強了電動推桿相較于液壓推桿的選型優勢

隨著機電式推桿設計師逐步將電子元件集成到推桿殼體中，它所帶來的控制和效率優勢為通往長期以來一直被油缸壟斷的應用領域打開了大門。這些相同的電子元件，加上電動推桿的近期新應用經驗，促成了一種模塊化設計策略，使電動推桿的定制化變得更加容易，進一步增強了其相對于液壓推桿的優勢。

運動控制模塊化

模塊化設計方法是諸多其他市場中普遍采用的方法。例如，在園藝市場，一些線頭割草機配備了基本的手柄、電機和連接器，用戶可以將其與吹葉機、磨邊機、旋耕機或原始修剪機相連。在電子行業，蘋果應用程序平臺催生了成千上萬的新生產力和娛樂選項。電動執推桿制造商現在提供相同類型的可互換功能，使機器設計人員有更多理由從液壓推桿轉向電動推桿。

在機電式推桿中添加電子元件是模塊化的一次突破，打開了一扇通往無數軟件選項的大門，可提供控制、分析、診斷及許多其他液壓系統所不具備的功能。這種智能與適配器、線束等其他可定制組件相結合，使添加附件、軟硬件變得更加輕松和更具性價比。三個可以輕松添加到核心電動推桿的全新模塊示例是力反饋、負載阻尼以及手動釋放和控制。

添加力反饋

由于控制和維護等眾多原因，了解推桿所承受的應力對用戶來說至關重要。在液壓系統上添加力反饋是可能的，但很復雜。液壓技術設計非常成熟，如要變更，將涉及重新設計許多組件，而這些組件僅與當前應用相關。由于沒有電子部件，系統設計人員不得不使用不太先進的測量技術，例如根據泵電流變化來計算壓力。

在傳統機電式推桿上增加力反饋也頗具挑戰性。這種類型的功能通常需要從頭開始重新設計推桿。制造商可以使用現有結構，但必須進行尺寸、形狀或其他調整。盡管設計人員可以制定出一個定制化解決方案，但要實現該解決方案會很費力，組件可能更昂貴，而且該解決方案可能不容易適應其他應用。

通過智能推桿來設計面向未來的應用則要容易得多。智能推桿約80%的技術是一種多個應用所采取的核心技術。（圖1）制造商將這項核心技術與力反饋功能分開設計，例如利用應變計等裝置。與依賴電機電流進行測量相比，這是一種更具代表性的壓力測量方法。只需將幾根電線從推桿插入控制系統即可連接應變計，而無需添加復雜組件來測量液壓系統中的壓力。

圖1.使用智能電動推桿，您可以立即享受力反饋等即插即用控制功能的優勢，而無需花費寶貴的時間進行布線、安裝和測試。（圖片由 Thomson Industries，Inc.提供）

負載阻尼

同一核心技術在用于提供負載阻尼時也無需任何改變。長期以來，承受沖擊載荷的能力一直是液壓系統的優勢。液壓油的不可壓縮性有助于吸收沖擊并防止振動損壞所有其他系統組件。幸運的是，現在可以在電動推桿上添加這種減震器，而無需改變核心結構。

減震器可以連接到執行器后部的適配器上，從而增加組件的總長度和重量（圖2）。這種更改包括減震墊圈，它們可以沿推桿的負載路徑發生彈性變形并耗散能量。當推桿延長管受到沖擊載荷時，與之相連的減震器會根據沖擊載荷的方向伸展或壓縮，然后返回到其原始位置。

圖2.減震選件安裝在后部適配器和外殼之間，使推桿能夠吸收沖擊載荷。（圖片由 Thomson Industries，Inc.提供）

行程距離主要取決于沖擊本身的功率，但也受負載大小、溫度、沖擊負載速度和安裝位置的影響。減震適配器可防止正負沖擊載荷作用在推力組件的其他機械部件上，包括滾珠螺母、滾珠絲杠和推力軸承。它延長了推桿的使用壽命，消除了沖擊載荷作為液壓系統在更多應用中的競爭優勢。

手動制動器釋放和控制

當涉及在推桿設計中應用廣泛的無刷電機時，標準核心技術可以采用手動制動器釋放和控制，與液壓系統相比，具有安全、維護和節能等方面的優勢。

手動制動器釋放模塊允許操作員在機器部件卡住、損壞或出現其他問題時用手進行移動。該模塊使機器能夠在施加了負載和/或重力的情況下進行運動，向電源或電池提供再生電流以幫助控制運動（圖3）。

圖3.當機器部件卡住、斷裂或處于尷尬位置時，電動推桿可以手動移動到方便用戶進行維護的位置。手動制動器釋放選項可分離抱閘，以便延長管可以在負載及重力輔助下伸展或縮回至所需位置。（圖片由 Thomson Industries，Inc.提供）

這些功能可以很輕松地添加到使用無刷電機及適應性設計的推桿中。而要在液壓系統中實現這些功能則非常困難，通常無法做到。液壓系統必須始終通電并不斷消耗能源。無法做到進行停機維護而不影響應用的生產力。

模塊化世界的生命力

在模塊化世界中，設計人員會選擇適合其應用的附加組件，正如他們現在對許多其他類型組件所做的那樣。他們先選擇零件、電壓、負載和行程來確定核心驅動系統需求，然后選擇其他選項作為附加組件，例如環境條件、控制和電氣要求等。實用的附加組件還可能包括上述力反饋、負載減震和制動/控制選項，具體取決于具體制造商提供的附件。

在真正的模塊化世界中，為通用技術平臺設計附件而不是一切從頭開始設計的能力推動了以前無法想象的全新功能性的開發。這種方法非常適合電動推桿制造商。他們正不斷挑戰極限并探索新的電機技術、替代性絲杠技術等，以提供新價值和更強大的解決方案。

盡管物理學表明，只需將絲杠和電機變得更大，就能使推桿移動更重的負載，但終極挑戰在于如何在相同或更小的外殼內實現高輸出。利用模塊化設計的可能性是應對這一挑戰的一種方法。當用電動推桿取代龐大的液壓系統時，使用附加組件可能會實現高回報